7440-67-7

Zirconium

Pix.gif Zirconium Nuvola apps edu science.svg
YttriumZirconiumNiobium
Ti
   
 
40
Zr
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Zr
Hf
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Informations générales
Nom, Symbole, Numéro Zirconium, Zr, 40
Série chimique métaux de transition
Groupe, Période, Bloc 4, 5, d
Masse volumique 6511 kg/m3
Couleur Blanc argenté
N° CAS 7440-67-7
N° EINECS 231-176-9
Propriétés atomiques
Masse atomique 91,224 u
Rayon atomique (calc) 155 (206) pm
Rayon de covalence 148 pm
Rayon de van der Waals 0,160
Configuration électronique [Kr] 4d2 5s2
Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 18, 10, 2
État(s) d'oxydation 4
Oxyde Amphotère
Structure cristalline hexagonal
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Température de fusion 1 854,9 °C ; 2 128 K
Température d'ébullition 4 408,9 °C ; 4 682 K
Énergie de fusion 16,9 kJ/mol
Énergie de vaporisation 58,2 kJ/mol
Température critique  K
Pression critique  Pa
Volume molaire 14,02×10-6 m3/mol
Pression de vapeur 1,68 mPa à 1 851,9 °C
Vitesse du son 3800 m/s à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 1,33
Chaleur massique (à 25°C)
25,36 J/(kg·K)
Conductivité électrique 2,36×106 S/m
Conductivité thermique 22,7 W/(m·K)
1e Énergie d'ionisation 640,1 kJ/mol
2e Énergie d'ionisation 1270 kJ/mol
3e Énergie d'ionisation 2218 kJ/mol
4e Énergie d'ionisation 3313 kJ/mol
5e Énergie d'ionisation 7752 kJ/mol
6e Énergie d'ionisation 9500 kJ/mol
7e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation7}}} kJ/mol
8e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation8}}} kJ/mol
9e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation9}}} kJ/mol
10e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation10}}} kJ/mol
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD
MeV
90Zr 51,45 % stable avec 50 neutrons
91Zr 11,22 % stable avec 51 neutrons
92Zr 17,15 % stable avec 52 neutrons
93Zr {syn.} 1,53 Ma β- 0,091 93Nb
94Zr 17,38 % stable avec 54 neutrons
95Zr {syn.} 64,02 d β- 0,36 95Mb
96Zr 2,8 % >38×1018 a - 3,350 96Mo
Précautions
NFPA 704
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le zirconium est un élément chimique, de symbole Zr et de numéro atomique 40.

Il a été découvert par Martin Heinrich Klaproth, qui l'a extrait du zircon en 1789 sous forme d'oxyde. En 1824, Jöns Jacob Berzelius l'a isolé sous forme métal.

C'est un métal de transition appartenant, avec le titane et le hafnium, à la colonne IVa de la classification périodique des éléments.

Il est trois fois plus abondant que le cuivre dans la croûte terrestre, dont il compose 0,028 % (principalement sous forme de zircon ZrSiO4 et de zircone appelé aussi zirconia ou en:baddeleyite ou dioxyde de zirconium ZrO2. Attention de ne pas confondre le zircon, silicate de zirconium et zircone ou zirconia l'oxyde de zirconium

Son principal minerai, le zircon ZrSiO4 se présente quelquefois sous forme d'une pierre précieuse, l'hyacinthe. La production mondiale est d'environ 900 000 tonnes par an.

Sommaire

Étymologie

« Zirconium » dérive de « zircon », le nom du minerai à partir duquel il a été extrait pour la première fois. Ce dernier vient de l'allemand Zirkon, un nom créé par le géologue et minéralogiste Abraham Gottlob Werner en 1783, que Martin Heinrich Klaproth décidera de reprendre en 1789. La formation du mot allemand reste obscure et pourrait venir de l'arabe de zarkûn, lequel découlerait du persan zargûn signifiant « couleur de l'or ».

Propriétés physiques

zirconium crystal lingot

À pression atmosphérique, le zirconium peut exister sous deux variétés allotropiques : en dessous de 863 °C, il est de structure hexagonale compacte (variété α) ; au-dessus de cette température, sa structure est cubique centrée (zirconium β).

Utilisations

Enveloppe pour combustible fissile

Cette utilisation représente 90 % de la production. Du fait de ses propriétés physico-chimiques (résistance à la corrosion, résistance à l'irradiation, grande pénétrabilité des neutrons lents, conservation des propriétés à haute température), ce métal est utilisé dans l'industrie nucléaire ou chimique, en alliages tels que le Zircaloy (avec de l'étain, du fer et du chrome).

L'enveloppe des crayons (cylindres) de combustible nucléaire utilisés dans les réacteurs à eau pressurisée sont en alliage de zirconium, épuré du hafnium présent dans le minerai naturel à des concentrations situées entre 1 et 3 % .

Revêtement réfractaire

Pour revêtir des parois de fours et de réacteurs (chimiques).

Faux diamant

L'oxyde de zirconium appelé zircone ou en:baddeleyite permet de fabriquer des imitations de diamant un peu moins éclatant mais tout aussi résistant.

L'orthosilicate de zirconium, hyacinthe ou zircon était déjà utilisé par les anciens Égyptiens notamment pour des bijoux en forme du dieu scarabée, Khepri, symbole de la fertilité. Il est utilisé dans la surface des verres de lunette contre les rayures.

Attention de ne pas confondre le zircon, silicate de zirconium et zircone ou zirconia l'oxyde de zirconium

Sonde à oxygène

Les sondes de mesure de la teneur en oxygène associées aux catalyseurs des moteurs à essence sont à base d'oxyde de zirconium, dopé à l'yttrium.

Métallurgie

Le zirconium est un anti-recristallisant utilisé dans les alliages d'aluminium.

Autres

Il est également utilisé en tant que pigment, additif et réactif dans l'industrie métallurgique, de composant de supraconducteurs, dans des composés céramiques, dont certains utilisés en orthopédie du fait de sa bonne tolérance par l'organisme humain. Le zirconium rentre dans la fabrication de piliers d'implants dentaires fraisés par ordinateur, il est le seul matériau à n'avoir aucune adhérence à la plaque dentaire. Le zirconium est également utilisé comme getter, c'est à dire comme piège à gaz rémanent, dans les tubes électroniques sous vide.

Effets du zirconium sur la santé

Le zirconium et ses sels ont généralement une basse toxicité systémique.

Le zirconium 95 est un des radionucléides impliqué dans l'essai atmosphérique des armes nucléaires. Il est parmi les radionucléides qui ont produit et continueront à produire un risque accru de cancers pour les décennies à venir.

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Voir « zirconium » sur le Wiktionnaire.

Effets du zirconium sur l'environnement

Le zirconium est peu susceptible de présenter un risque pour l'environnement, cependant il est déconseillé de l'ingérer.


  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cp Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz rares
Métaux alcalins  Métaux alcalino-terreux  Métaux de transition Métaux pauvres
Lanthanides Actinides Superactinides Éléments non classés
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